[發(fā)明專利]一種用于飛輪陣列系統(tǒng)充放能的智能控制方法

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• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115313668A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 王繼平;魏路;張華良;陳海生;徐玉杰;胡東旭;張志來;徐鮑;沈昊天
• 申請（專利權(quán)）人: 中科南京未來能源系統(tǒng)研究院;中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J3/30;H02J1/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姚建楠

1.一種用于飛輪陣列系統(tǒng)充放能的智能控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取每個飛輪當前的存儲能量數(shù)值與當前轉(zhuǎn)速值的關(guān)系曲線，以子函數(shù)形式編寫于控制器中，待調(diào)用；

(2)飛輪陣列系統(tǒng)通過收集飛輪不工作時的數(shù)據(jù)并存儲于控制器中，擬合得到每個飛輪在滿額狀態(tài)到停止轉(zhuǎn)動的儲能數(shù)值隨時間變化函數(shù)，并生成每個飛輪在無工作狀態(tài)下的自由放能函數(shù)并存儲于控制器，待調(diào)用；

(3)控制器檢測到n個飛輪的當前剩余容量值，當系統(tǒng)處于充能狀態(tài)，剔除滿額儲能狀態(tài)的飛輪；當系統(tǒng)處于放能狀態(tài)，剔除停止狀態(tài)的飛輪，將剩下的m個飛輪當前存儲能量值以數(shù)組變量形式存儲于CPU中；

(4)通過自由放能函數(shù)與已測得的當前存儲能量數(shù)組值計算，得到m個飛輪自由失能的時間點，由此反推飛輪的失能狀態(tài)，即自由失能的快慢，將每個飛輪的失能狀態(tài)值與其所對應飛輪的能量值以數(shù)組變量形式分別存儲于CPU中；

(5)將飛輪陣列系統(tǒng)調(diào)度指令值與飛輪的可充放電能量總值作比較，若系統(tǒng)處在充能狀態(tài)，當指令值小于步驟(3)所述數(shù)組中最小值所對應的飛輪可充能量值，則不作能量分配，用此飛輪單獨進行充能；當指令值大于步驟(3)所述數(shù)組中元素值之和，亦不作能量分配，系統(tǒng)對所有飛輪以最大充電功率進行充能；若系統(tǒng)處在放能狀態(tài)，當指令值小于步驟(3)所述數(shù)組中最大值所對應的飛輪可充能量值，則不作能量分配，用此飛輪單獨進行放能；當指令值大于步驟(3)所述數(shù)組中元素值之和，亦不作能量分配，系統(tǒng)執(zhí)行所有飛輪以最大放電功率對外釋放能量；

(6)若指令值不在步驟(5)所述所有狀態(tài)中，則將存儲于CPU中的步驟3所述數(shù)組和步驟(4)所述數(shù)組的元素分別帶入最優(yōu)解算函數(shù)中，該最優(yōu)解算函數(shù)由步驟(1)和(2)中存儲于控制器中的兩個函數(shù)重組得到，該重組函數(shù)兼顧能量的最優(yōu)分配與能量的損耗下降，得到新的數(shù)組，由此每個飛輪參考新數(shù)組的元素與元素數(shù)量，以不同功率或不同充放能量值進行重放能；

(7)結(jié)合步驟(6)得到的充放能分配最優(yōu)解算值對其所對應的單個飛輪的PID參數(shù)進行在線整定，在充能或放能到達Δt時間后，返回步驟(3)，實現(xiàn)循環(huán)測量控制，所述Δt取增量PID時間步長整數(shù)倍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于飛輪陣列系統(tǒng)充放能的智能控制方法，其特征在于，在步驟(1)中，第k個飛輪當前的存儲能量數(shù)值E_k與當前轉(zhuǎn)速值w的關(guān)系：E_k＝e_k(w)，其中e_k(*)為二者之間的映射；在步驟(2)中，第k個飛輪無工作狀態(tài)下的自由放能函數(shù)：W_k＝f_k(t)，其中W_k為第k個飛輪無工作狀態(tài)下的自由放能，t為時間，f_k(*)為二者之間的映射。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于飛輪陣列系統(tǒng)充放能的智能控制方法，其特征在于，在步驟(3)中，n個飛輪當前能量值數(shù)組為[E₁,E₂,E₃...E_n]；剩下m個飛輪當前能量值重新排序后數(shù)組為[E₁,E₂,E₃...E_m]；在步驟(4)中，結(jié)合W_n＝f_n(t)反算得到m個飛輪前自由失能狀態(tài)數(shù)組為

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于飛輪陣列系統(tǒng)充放能的智能控制方法，其特征在于，在步驟(5)中，系統(tǒng)啟用單個飛輪放能條件為：p_imax{E₁,E₂,E₃...E_n}，系統(tǒng)控制啟用所有飛輪放能條件為：系統(tǒng)啟用單個飛輪充能條件為：其中為第n個飛輪滿額儲能值減去當前儲能值；系統(tǒng)啟用所有飛輪充能條件為：p_i為指令值。